Вопрос № 292 От каких факторов зависит относительный лопаточный кпд активной ступени? Его зависимость от отношения скорости.

Для случая активной ступени ρ = 0, c_ф = c_1t.

Так как для чисто активной ступени с₁=φс_1t=φc_ф и w₂=ψw_1, окончательно получаем

Таким образом, КПД η _о.л чисто активной ступени зависит от отношения скоростей u/c_ф, коэффициентов скоростей φ и ψ, углов выхода из сопловых и рабочих лопаток α₁ и β₂. Угол β₁, есть функция α₁, u/c_ф и φ и поэтому не является независимым параметром.

u – окружная скорость рабочих лопаток, т.е. скорость с которой рабочие лопатки перемещаются перед соплами;

сф – фиктивная скорость, кот. определяется из соотношения с_ф²/2=

Из перечисленных параметров на значение КПД η_о.л в наибольшей степени оказывает влияние отношение скоростей u/c_ф, которое может изменяться в зависимости от окружной скорости при переменной частоте вращения ротора турбины или от скорости сф при изменении располагаемого теплоперепада ступени , поэтому и/с_ф является важным параметром, определяющим КПД ступени. При фиксированных значениях φ, ψ, α₁ и cosβ₂/cosβ₁ зависимость КПД η_О.Л от отношения скоростей и/с_ф является квадратичной параболой. Парабола пересекает ось абсцисс при значениях и/с_ф = 0 и и/с_ф = φcosα_1; так как в этих точках КПД η_о..л = 0. Максимальное значение КПД η_о.л достигается при оптимальном отношении скоростей

(и/с_ф)_опт =φ(cosα_i)/2.

Максимальное значение КПД для чисто активной ступени η_о.л в большей степени зависит от коэффициента скорости сопловых лопаток φ и в меньшей степени от коэффициента скорости рабочих лопаток ψ. Так, увеличение φ на 0,01 приводит к увеличению η_о.л на 0,017, а такое же приращение ψ вызывает приращение η_о.л всего лишь на 0,004. Таким образом, для активных ступеней наиболее важным является аэродинамическое совершенство сопловых лопаток, при этом также важным является и совершенство рабочих лопаток.

Следует также заметить, что минимальное значение потерь энергии с выходной скоростью достигается при отношении скоростей, близком к оптимальному. При оптимальном u/c_ф угол вектора скорости с₂ на несколько градусов больше угла α₂ = 90° (а₂ > 90°).

Для активных ступеней , для реактивных 0,55-0,65.

Вопрос № 293 От каких факторов зависит относительный лопаточный кпд реактивной ступени? Его зависимость от отношения скорости.

u – окружная скорость рабочих лопаток, т.е. скорость с которой рабочие лопатки перемещаются перед соплами;

сф – фиктивная скорость, кот. определяется из соотношения с_ф²/2=

φ, ψ – коэффициентов скоростей сопл и раб лопаток

β₂, α₂ – угол напрвления вых. кромок раб. решетки и угол вых из раб. решетки

Относи­тельный лопаточный КПД ступени с любой степенью реактивности зависит, как и КПД чисто активной ступени, от и/с_ф, φ, ψ, β₂, α₂ и кроме того, добавляется новая независимая переменная — степень реактивности ρ. Максимальное значение КПД η_о.л достигается при оптимальном отношении скоростей (и/с_ф)_опт, которое зависит от степени реактивности ρ, угла α₁ и коэффициента скорости φ, и определяется в основном минимальным значением потерь энергии с выходной скоростью, т.е. максимальное значение КПД η_о.л соответствует режиму работы ступени, при котором угол α₂ = 90°. Используя это условие, можно получить приближенное значение оптимального отношения скоростей для ступени в зависимости от степени реактивности и угла α₁. Из треугольника скоростей на выходе из рабочих лопаток при α₂ = 90° следует, что с₂² = w₂² – и².

Оптимальное отношение скоростей выразится в виде

Максимальное значение относительного лопаточного КПД реактивной ступени при одинаковых размерах лопаток выше, чем активной, так как ψ_реакт ψ_акт Однако повышенные протечки пара в реактивной ступени, как правило, уравнивают КПД этих ступеней.

Для активных ступеней , для реактивных 0,55-0,65.